工業(yè)機器人定位誤差分級補償與精度維護方法研究.pdf

1、面向多品種、小批量定制化生產的智能柔性制造系統(tǒng)已成為現(xiàn)代制造技術發(fā)展趨勢之一，作為一種典型的多關節(jié)柔性運動平臺，工業(yè)機器人將在現(xiàn)代制造向先進智能制造的轉型升級過程中扮演“催化劑”的角色。由于本體結構及使用環(huán)境限制，工業(yè)機器人絕對定位精度低、長期穩(wěn)定性差，尚無法直接適應新型產業(yè)環(huán)境下各行業(yè)的新應用、新需求?，F(xiàn)有的機器人誤差補償技術研究依然停留在尋找更完備的運動學模型或更高效的誤差估值算法的層次，未能將誤差補償方法與關節(jié)機器人運動特性緊密結

2、合，形成系統(tǒng)有效的誤差補償與精度維護機制，真正提升現(xiàn)場環(huán)境下工業(yè)機器人運動精度及自主性能。
　　本文針對制造現(xiàn)場環(huán)境下工業(yè)機器人定位誤差補償與精度維護問題，研究一種可行可靠、創(chuàng)新的分級補償與在線自維護方法。論文在探究機器人位姿誤差分布規(guī)律及誤差源作用機理的基礎上，從關節(jié)誤差建模、幾何誤差建模、構建關節(jié)空間高精度網格陣列等多個層面開展分級補償方法研究，將機器人絕對定位精度提升至重復定位精度水平，并詳細闡明了各層次補償方法的基本原理、

3、主要問題和關鍵技術，完成了實驗驗證與現(xiàn)場應用工作。論文主要研究內容歸納如下：
　　1、基于重復定位精度和絕對定位精度兩大評估指標，分析了機器人位姿誤差分布規(guī)律及誤差源作用機理，將影響機器人位姿精度的主要因素分為關節(jié)誤差、幾何誤差、非幾何誤差三類，并以此形成了多級分層誤差補償機制。
　　2、針對關節(jié)誤差因素，在深入分析關節(jié)誤差作用規(guī)律的基礎上提出了關節(jié)誤差分類補償方法，建立了機器人柔性誤差模型及四桿機構傳動誤差模型。
　

4、　3、針對幾何誤差因素，提出了基于絕對位置精度的幾何誤差標定方法，為提升標定效率研究了最優(yōu)標定姿態(tài)選擇策略；同時提出了基于固定點約束的幾何誤差自標定方法，并以此發(fā)展了應用于工業(yè)現(xiàn)場的機器人在線溫度補償方法。
　　4、基于關節(jié)機器人結構特點和運動特性，研究了基于關節(jié)空間網格分割的非幾何誤差標定方法，根據(jù)定位誤差在關節(jié)空間中的分布規(guī)律研究了最優(yōu)的網格劃分方法，實現(xiàn)了網格陣列精度和效率的統(tǒng)一。
　　5、研究定位誤差分級補償與精度維